Daniel Meyer Umgang mit stickstoffbelasteten Abwässern an Ausflugszielen in exponierter Lage Band 28 der Schriftenreihe des Bauhaus-Instituts für zukunftsweisende Infrastruktursysteme (b.is). 16. Jahrgang 2015 2015. Format B5 (170 x 240 mm). Hardcover. 248 Seiten, zahlr. Tabellen und Abb., 31 davon farbig. ISBN 978-3-944101-28-6. Preis 36,00 Euro. RHOMBOS-VERLAG, Berlin 2015 Die vorliegende Arbeit nimmt sich der Herausforderung an, geeignete Abwasserbehandlungsoptionen für die Abwasserbehandlung an Extremstandorten zu ermitteln, zu erproben und daraus Leistungsgrenzen dieser Anlagen abzuleiten. Der Fokus wird dabei auf touristische Ausflugsziele in exponierter Lage gelegt, an denen vergleichbare Problemstellungen vorzufinden sind. Diese sind zum einen die von häuslichem Schmutzwasser stark abweichende Abwassercharakteristik und zum anderen die sensiblen Ökosysteme, in denen diese Ausflugsziele anzufinden sind.

Vorbehaltlich einer Trennung von Grau- und Schwarzwasser in Siedlungsgebieten können Toilettenabwässer vorteilhaft durch den Einsatz der Unterdruckentwässerung gesammelt und abgeleitet werden. Infolge der hohen Konzentrationen durch geringe Spülwassermengen lassen sich nach adäquater Behandlung Nährstoffe und Energie gewinnen und die Gesamtkosten reduzieren. Aus den betrieblichen Erfahrungen bestehender Schwarzwasserunterdrucksysteme im Siedlungsbereich sind Verstopfungen der Leitungen bekannt, deren Genese in der Bildung von Feststoffen an der Rohrinnenwandung vermutet wird; systematische Untersuchungen der chemischen und physikalischen Prozesse der Feststoffbildung sowie der relevanten Einflussgrößen fehlen bislang. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Identifizierung dieser Prozesse sowie die Erstellung von geeigneten Konzepten, um die betriebliche Sicherheit der Unterdruckentwässerung von Schwarzwasser zu erhöhen. Hierzu wurden Untersuchungen an bestehenden Unterdruckanlagen durchgeführt und die Bildung von Ablagerungen (Inkrustierung) unter Verwendung von Modellschwarzwasser abgebildet. Anhand von Proben aus verschiedenen Unterdrucksystemen konnte gezeigt werden, dass Inkrustationen sowohl organische als auch anorganische Bestandteile aufweisen, wobei die organische Fraktion auf eine Ablagerung der suspendierten Cellulose und Fäzesbestandteile im Schwarzwasser infolge einer Dünnfilmverdunstung auf der Rohrwandung zurückgeführt werden kann. Als Hauptbestandteile der anorganischen Fraktion wurden die Mineralien Hydroxylapatit, Struvit und Calcit identifiziert. Durch Implementation der chemischen und physikalischen Vorgänge in ein thermodynamisches Modell konnten diese auf Präzipitationsprozesse deduziert werden, welche aus der Hydrolyse des im Schwarzwasser enthaltenen urinbürtigen Harnstoffs initiiert werden. Während der überwiegende Anteil des entstehenden Präzipitats als Suspension im Schwarzwasser verbleibt, kristallisiert ein geringer Anteil durch mikrobielle Stoffwechselaktivitäten an der Rohroberfläche und bildet dort Inkrustationen. Nach Etablierung von Modellschwarzwassersystemen konnte der mehrphasige Bildungsprozess erfolgreich im labor- sowie halbtechnischen Maßstab abgebildet sowie die chemischen, physikalischen Einflussfaktoren auf die Inkrustierung identifiziert werden. Entgegen bisheriger Literaturangaben sind die Auswirkungen der Spülwasserhärte, der Temperatur sowie des Unterdruckes hinsichtlich einer Feststoffbildung als geringfügig zu bewerten. Hoher Einfluss konnte hingegen der Rohroberflächenrauheit, Schubspannungen sowie dem Luft:Wasser-Verhältnis zugeordnet werden. Weiterführend wurde das bislang schwierig abbildbare, hochturbulente 2-Phasengemisch im Unterdrucksystem durch CFD-Simulationen simuliert, als deren Ergebnis fluviatile Effekte in Interaktion mit der Inkrustation nachgewiesen werden konnten. Während eine chemische Beseitigung nur geringfügige Erfolge aufwies, wurde eine hohe Reinigungsleistung beim Einsatz mechanisch-abrasiver Verfahren aufgezeigt. Im Zuge des Projektes KREIS erfolgt in Zukunft eine großtechnische Umsetzung der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten bau- und betrieblichen Vermeidungskonzepte im Siedlungsgebiet Jenfelder Au (Hamburg).